DASAR-DASAR FISIKA DAN KIMIA PADA EKSTRAKSI METALURGI
Dibuat Sebagai Syarat Untuk Mengikuti Mata Kuliah Ekstraksi Metalurgi Pada Jurusan Teknik Pertambangan Universitas Sriwijaya
Oleh:
Fauziah Rizki Siregar 03021182025005
Dosen Pengampu:
Ir. A. Taufik Arief, M.S.
PROGRAM STUDI TEKNIK PERTAMBANGAN JURUSAN TEKNIK PERTAMBANGAN DAN GEOLOGI
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA
2023
KATA PENGANTAR
Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas berkah dan rahmat-Nya sehingga Penulis dapat menyelesaikan tugas ekstraksi metalurgi yang bertema “Dasar-Dasar Ekstraksi Metalurgi (Sifat-Sifat Fisika dan Kimia)”. Pada kesempatan ini Penulis juga berterima kasih sebesar-besarnya kepada:
1. Prof. Dr. Ir. Eddy Ibrahim, M.S., CP., IPU. dan Rosihan Pebrianto, S.T., M.T., selaku Ketua dan Sekretaris Jurusan Teknik Pertambangan Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya.
2. Ir. A. Taufik Arief, M.S selaku dosen pengampuh mata kuliah akademik.
3. Staf dosen dan Karyawan Jurusan Teknik Pertambangan Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya yang telah memberikan banyak ilmu pengetahuan dantelah membantu dalam menyukseskan kerja praktek ini.
4. Semua pihak yang telah membantu Penulis dalam menyelesaikan tugas
Semoga segala bantuan dan bimbingan yang telah diberikan kepada Penulis akan mendapatkan ridho dari Allah SWT sebagai amal ibadah. Semoga menyelesaikan Tugas Ektraksi Metalurgi ini dapat bermanfaat bagi kita semua, Amin.
Indralaya, September 2023
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL... 1
KATA PENGANTAR ... 2
DAFTAR ISI ... 3
BAB 1. PENDAHULUAN ... 4
1.1 Latar Belakang ... 4
1.2 Rumusan Masalah ... 5
1.3 Tujuan ... 5
1.4 Manfaat ... 5
BAB 2. PEMBAHASAN ... 6
2.1. Sistem Periodik Unsur……….... 6
2.2. Perubahan Fase………... 7
2.3. Sifat-Sifat Fisik (Termodinamika) dalam Ekstaksi Metalurgi .. 7
2.4. Sifat-Sifat Kimia (Termokimia) dalam Ekstaksi Metalurgi…... 14
BAB 3. KESIMPULAN... 18
DAFTAR PUSTAKA... 19
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Metalurgi didefinisikan sebagai ilmu dan teknologi untuk memperoleh sampai pengolahan logam yang mencakup tahapan dari pengolahan bijih mineral, pemerolehan (ekstraksi) logam, sampai ke pengolahannya untuk menyesuaikan sifat-sifat dan perilakunya sesuai dengan yang dipersyaratkan dalam pemakaian untuk pembuatan produk rekayasa tertentu.
Berdasarkan tahapan rangkaian kegiatannya, metalurgi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu metalurgi ekstraksi dan metalurgi fisika. Metalurgi ekstraksi yang banyak melibatkan proses-proses kimia, baik yang temperatur rendah dengan cara pelindian maupun pada temperatur tinggi dengan cara proses peleburan utuk menghasilkan logam dengan kemurnian tertentu, dinamakan juga metalurgi kimia. Meskipun sesungguhnya metalurgi kimia itu sendiri mempunyai pengertian yang luas, antara lain mencakup juga pemaduan logam dengan logam lain atau logam dengan bahan bukan logam. Beberapa aspek perusakan logam (korosi) dan cara-cara penanggulangannya, pelapisan logam secara elektrolit,dll.
Adapun proses-proses dari ekstraksi metalurgi / ekstraksi logam itu sendiri antara lain adalah pyrometalurgy (proses ekstraksi yang dilakukan pada temperatur tinggi), hydrometallurgy (proses ekstraksi yang dilakukan pada temperatur yang relatif rendah dengan cara pelindian dengan media cairan), dan electrometalurgy (proses ekstraksi yang melibatkan penerapan prinsip elektrokimia, baik pada temperatur rendah maupun pada temperatur tinggi).
Adapun salah satu jenis industri yang menggunakan prinsip metalurgi adalah dalam pengolahan nikel. Termasuk pengolahan nikel secara langsung dan
secara tidak langsung. Pemanfaatan logam nikel secara langsung misalnya untuk pembuatan peralatan laboratorium kimia dan fisika, anoda pada batre dan penyimpanan listrik jenis Edison. Secara tak langsung digunakan sebagai : pembuatan mesin berat, rel kereta api, paduan nikel bukan besi (non ferous alloys) misalnya paduan nikel – silver untuk peralatan listrik, telepon dan alat kedokteran gigi.
Sehingga tidak bisa dipungkiri bahwa memahami dasar-dasar ilmu fisika dan kimia (seperti Hukum Termodinamia, Teori Gas Kinetik, Sistem periodik, dan lain sebagainya) adalah hal mutlak yang harus diketahui. Oleh karena itu disusunlah makalah ini sebagai sarana pembelajaran untuk mengetahui, mamahami dan agar bisa menerapkan ilmu fisika dan kimia dalam proses pengolahanb bahan galian khususnya ekstraksi metalurgi.
1.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam makalah ini adalah :
1. Bagaimana sifat-sifat fisika (termodinamika) dalam ekstraksi metalurgi?
2. Bagaimana sifat-sifat kimia (termokimia) dalam proses ekstraksi metalurgi?
1.3. Tujuan
Tujuan dalam pembuatan makalah ini adalah :
1. Mempelajari sifat-sifat fisika (termodinamika) dalam ekstraksi metalurgi.
2. Mempelajari sifat-sifat kimia (termokimia) dalam proses ekstraksi metalurgi.
1.4. Manfaat
Manfaat dari penulisan tugas ini adalah agar dapat mengaplikasikan ilmu fisika dan kimia dalam pengolahan bahan galian khususnya ekstraksi metalurgi di dunia pertambangan.
BAB 2 PEMBAHASAN
2.1. Sistem Periodik Unsur
Sistem periodik unsur adalah susunan unsur-unsur berdasarkan urutan nomor atom dan kemiripan sifat unsur-unsur tersebut. Disebut “periodik”, sebagaimana terdapat pola kemiripan sifat unsur dalam susunan tersebut. Sistem periodik unsur (tabel periodik) modern yang saat ini digunakan didasarkan pada tabel yang dipublikasikan oleh Dmitri Mendeleev pada tahun 1869.
Gambar 1. Tabel Periodik Unsur versi Dmitri Mendeleev (sciencenotes.org, 2015)
Dalam tabel periodik unsur terdapat sifat-sifat fisik dari unsur-unsur tersebut seperti titik didih, titik lebur, dan lain sebagainya dimana sifat-sifat fisik itu sangat berguna ketika akan melakukan proses ekstraksi metalurgi. Hal penting yang perlu diperhatikan adalah besar titik didih dan titik lebur daripada unsur-unsur tersebut. Titik didih dan titik lebur berfungsi sebagai informasi bagi metallurgy engineer dalam proses pengolahan suatu. Dengan mengetahui titik didih dan titik lebur dari 4 suatu
unsur dapat diketahui berapa besar energi yang dibutuhkan untuk mengolah unsur tersebut.
2.2. Perubahan Fase
Perubahan fase adalah proses perubahan bentuk suatu zat menjadi bentuk lain, salah satu faktor penyebab perubahan fase tersebut adalah kalor. Setiap zat akan berubah apabila menerima panas (kalor). Es dipanaskan akan mencair. Air dipanaskan akan menguap menjadi uap air (gas). Apabila uap air didinginkan menjadi embun dan kembali menjadi air. Air didinginkan menjadi es. Perubahan wujud benda terjadi karena proses pemanasan dan pendinginan. Perubahan wujud itu dibagi menjadi beberapa macam seperti dapat terlihat pada grafik (Gambar 2). Adapun yang menyebabkan adanya perubahan fase itu adalah panas ataupun kalor.
Gambar 2. Perubahan Fase
2.3. Sifat-Sifat Fisika ( Termodinamika) dalam Ekstraksi Metalurgi
Termodinamika berasal dari bahasa Yunani dimana Thermos yang artinya panas dan Dynamic yang artinya perubahan. Termodinamika adalah suatu ilmu yang menggambarkan usaha untuk mengubah kalor (perpindahan energi yang disebabkan perbedaan suhu) menjadi energi serta sifat-sifat pendukungnya. Termodinamika berhubungan erat dengan fisika energi, panas, kerja, entropi dan kespontanan proses.
Termodinamika juga berhubungan dengan mekanika statik. Cabang ilmu fisika ini
mempelajari suatu pertukaran energi dalam bentuk kalor dan kerja, sistem pembatas dan lingkungan. Aplikasi dan penerapan termodinamika bisa terjadi pada tubuh manusia, peristiwa meniup kopi panas, perkakas elektronik, Refrigerator, mobil, pembangkit listrik dan industri.
Termodinamika proses metalurgi termasuk Termodinamika metalurgi dan berbagai proses metalurgi terkait interaksi antara sistem. Untuk pembuatan baja, yang terlibat termasuk sistem terak metalurgi, baja cair, tahan api, fluks metalurgi dan gas, dan pendinginan yang dihasilkan inklusi baja cair. Untuk proses metalurgi, termasuk pembakaran, meniup oksidasi, pemurnian oksidasi dan terak - baja antara berbagai reaksi. Ketika mempelajari blast furnace, sistem metalurgi diperluas untuk bijih besi, kokas dan besi cair, proses metalurgi meningkatkan solusi kue, sintering, sistem pelletizing, mengurangi peleburan dan slag - beberapa reaksi antara besi. Ketika mempelajari metalurgi non-ferrous, sistem metalurgi meleleh diperluas untuk matte, terak kuning, garam cair, dan garam dan sistem pelarut organik dan resin pertukaran ion, proses pemanggangan metalurgi Sejalan meningkat, membuat matte peleburan, klorida, pencucian, curah hujan , elektrolisis, ekstraksi pelarut dan pertukaran ion.
Jelas, studi tentang sistem yang kompleks termodinamika metalurgi dan berbagai proses metalurgi interaksi antara sistem yang relevan adalah tugas kompleks sangat sulit.
Dari sudut pandang termodinamika, isi metalurgi termodinamika hukum aksi massa dapat dibagi lagi, energi bebas, entalpi, entropi, aktivitas, persamaan GibbsDuhem, kelarutan, koefisien partisi, diagram fasa dan sebagainya. Pirometalurgi, entalpi bebas - diagram suhu (juga dikenal sebagai potensi diagram oksigen atau Elligham-Richard-son gambar) menunjukkan serangkaian senyawa logam entalpi bebas standar dan ketergantungan suhu, yang dapat menambah stabilitas relatif berbeda membuat perbandingan kuantitatif, dan digunakan untuk menghitung konstanta kesetimbangan untuk reaksi metalurgi. Untuk hidrometalurgi, diagram Potensi-pH (juga dikenal sebagai diagram Pourbaix) menunjukkan berbagai logam padat dan terlarut dalam larutan senyawa dari kesetimbangan termodinamika, dapat
memberikan gas fase keseimbangan zat terlarut. Angka pada logam bawah mengingat kondisi pencucian atau erosi memiliki referensi tertentu dan nilai aplikasi.
Penerapan dalam reaksi metalurgi dapat dilakukan untuk membuat lebih lengkap dan dilakukan, dari sudut pandang termodinamika dapat menggunakan metode berikut:
a. Pilih kondisi reaksi yang sesuai, entalpi bebas standar variabel menjadi lebih negatif sejauh mungkin,
b. Meningkatkan reaksi kegiatan substansi,
c. Mengurangi aktivitas dari produk reaksi. Tugas Metalurgi pekerja adalah untuk berlatih dalam penggunaan pandai produksi prinsip-prinsip ini dalam rangka mencapai tujuan yang telah ditetapkan tertentu.
Di Hall (CMHall) aluminium metode elektrolit ditemukan sebelum Cowles bersaudara (Cowles) lebih dulu menemukan metode pengurangan karbon untuk mempersiapkan paduan tembaga, pada penerapan termodinamika metalurgi atas.
Tinggi karbon ferrochrome peleburan baja karbon sebagai bahan baku, dan didasarkan pada termodinamika metalurgi, suhu digunakan untuk meningkatkan metalurgi bertiup argon dicampur dengan oksigen untuk mencapai, dalam kondisi seperti itu, karbon dapat teroksidasi prioritas kromium. Selain itu, metode pengurangan hidrometalurgi hidrogen tekanan tinggi diterapkan pada praktek produksi termodinamika metalurgi contoh.
2.3.1. Kontribusi Sifat-Sifat Fisika (Termodinamika) Metalurgi
Dengan Ore polimetalik dan semakin pentingnya bijih ramping, termodinamika metalurgi juga semakin menunjukkan peran penting. Termodinamika proses metalurgi dapat terus meningkatkan kemurnian logam, seperti baja, kandungan sulfur selalu sangat sedikit, sekarang dikurangi menjadi beberapa ratus ribuan. Oleh karena itu, kita bisa mengharapkan, termodinamika metalurgi juga dapat pemurnian logam murni dan semikonduktor untuk berkontribusi dalam hal ini kotoran biasanya beberapa bagian per juta (ppm) atau bagian per miliar (ppb) untuk mewakili. Umum digunakan dalam
pembuatan baja proses termodinamika CO dan keseimbangan ekuilibrium H2-H2O telah diterapkan untuk silikon, germanium, indium dari pemurnian.
2.3.2. Penerapan Sifat-Sifat Fisika (Termodinamika)
2.3.2.1. Sifat-Sifat Fisika (Termodinamika) Reduksi Bijih Besi
Termodinamika menjawab apakah suatu reaksi di dalam proses reduksi bijih besi oleh reduktor batubara dapat berlangsung. Dengan melihat nilai perubahan energi bebas Gibbs standard (ΔG0) pada setiap kemungkinan reaksi yang terjadi, dapat diketahui apakah reaksi tersebut dapat berlangsung atau tidak. Jika nilai ΔG0 adalah negatif maka reaksi tersebut dikatakan berlangsung yang artinya adalah reaksi akan berlangsung ke arah produk. Sebaliknya ketika nilaiΔG0 adalah positif maka reaksi tidak berlangsung atau reaksi akan berlangsung ke arah reaktan.
Perubahan ΔG0 dapat diperhitungkan melalui persamaan sebagai berikut [Habashi., 1968] :
ΔG0 = ΔH0 – TΔS0 ...(1)
Pada persamaan (1) dapat dijelaskan bahwa ΔG0 adalah perubahan sejumlah energi entalpi standard (ΔH0) dikurangi dengan perubahan entropi standard (ΔS0) pada temperatur tertentu.
Karakteristik bijih besi yang dicirikan dengan sejumlah pengotor seperti SiO2, Al2O3 dan Cr2O3 dapat mengganggu jalannya proses reduksi. Secara termodinamika pengotor-pengotor tersebut tidak dapat direduksi oleh CO walaupun temperatur reduksi dinaikkan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1
Gambar 3. Diagram Ellingham untuk kestabilan SiO2, Al2O3, Cr2O3, NiO dan CoO [Rosenqvist.,1983]
Pada Gambar 3 diperlihatkan bahwa garis kurva 2CO + O2 = CO2 (a) tidak akan bersinggungan dengan garis pembentukkan SiO2, Al2O3 dan Cr2O3. Hal ini mengindikasikan bahwa oksida-oksida tersebut tidak dapat direduksi oleh gas CO walaupun temperatur dinaikkan karena ΔG0selalu bernilai positif, seperti yang diperlihatkan pada persamaan reaksi berikut [Rosenvqist., 1983]:
SiO2 + 2CO → Si + 2CO2 ΔG01273 = + 81,3 Kkal ...(2) Al2O3 + 3CO → 2Al + 3CO2 ΔG01273 = + 66,35 Kkal ...(3) Cr2O3
+ 3CO → 2Cr + 3CO2 ΔG01273 = + 190,1 Kkal ...(4)
Jika pengotor tersebut membentuk ikatan dengan Fe dan ditambah dengan kadarnya yang tinggi maka akan mengurangi reducibility pada bijih besi. Karakteristik bijih besi ditandai juga dengan kandungan logam pengotor seperti Ni dan Co. Adapun Ni dan Co yang masih dalam bentuk oksida dapat tereduksi oleh CO. Seperti yang diperlihatkan pada Gambar 1. bahwa kurva oksidasi Ni dan Co berada diatas kurva (a), sehingga ΔG0 reduksi NiO dan CoO oleh CO akan bernilai negatif, seperti yang ditunjukkan pada persamaan berikut [Rosenvqist., 1983]:
NiO + CO → Ni + CO2 ΔG01273 K : - 12,55 Kkal ...(5) CoO + CO→ Co + CO2 ΔG01273 K : - 6,57 Kkal ...(6)
Berlangsungnya reduksi NiO dan CoO pada saat proses reduksi akan menyebabkan terganggunya reduksi besi oksida oleh CO Karena secara termodinamika afinitas CO akan lebih cenderung mereduksi NiO dan CoO dibandingkan dengan Fe3O4ataupun FeO. Seperti yang diperlihatkan pada persamaan berikut [Rosenvqist., 1983]:
3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 ΔG01273 K = -24,19 Kkal ...(7) Fe3O4
+ CO → 3FeO + CO2 ΔG01273 K = - 4,46 Kkal ...8) FeO + CO → Fe + CO2 ΔG01273 K = +2,01 Kkal ...(9)
2.3.2.2. Gibbs Free Energy
Gibbs free energy (G) adalah energi termodinamik dari suatu sistem yang dapat diubah menjadi usaha/kerja pada T dan P konstan.
G = A + PV
Gibbs free energy mencapai nilai maksimum jika prosesnya berupa reversible process.
G = A + PV Diferensial:
dG = dA + d(PV)
dG = – S dT – P dV + P dV + V dP dG dG = – S dT + V dP
Untuk sistem tertutup pada T dan P konstan, dGT,P = 0
2.3.3. Gas Ideal dalam Metalurgi
Merupakan kumpulan dari partikel-partikel suatu zat yang jaraknya cukup jauh dibandingkan dengan ukuran partikelnya. Partikel-partikel itu selalu bergerak secara acak ke segala arah. Pada saat partikel-partikel gas ideal itu bertumbukan antar partikel atau dengan dinding akan terjadi tumbukan lenting sempurna sehingga tidak terjadi kehilangan energi.
Berdasarkan eksperimen diketahui bahwa semua gas dalam kondisi kimia apapun, pada temperatur tinggi, dan tekanan rendah cenderung memperlihatkan suatu hubungan sederhana tertentu di antara sifat-sifat makroskopisnya, yaitu tekanan, volume dan temperatur. Hal ini menganjurkan adanya konsep tentang gas ideal yang memiliki sifat makroskopis yang sama pada kondisi yang sama. Berdasarkan sifat makroskopis suatu gas seperti kelajuan, energi kinetik, momentum, dan massa setiap molekul penyusun gas, kita dapat mendefinisikan gas ideal dengan suatu asumsi (anggapan) tetapi konsisten (sesuai) dengan definisi makroskopis.
2.3.3.1 Persamaan Gas Ideal dalam Metalurgi Dasar dasar hukum gas ideal adalah : 1. Hukum Avogadro
Hukum Avogadro mengatakan gas gas yang memiliki volume (V) yang sama, pada temperatur (T) dan tekanan (P) yang sama, akan memiliki jumlah partikel yang sama pula. Satu mol gas ideal memiliki volume 22,4 liter pada kondisi standar (STP).
2. Hukum Boyle-Gay Lussac
Boyle menyatakan bahwa bila suhu gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya.
Pada suhu konstan akan menghasilkan persamaan sebagai berikut:
𝑝1𝑉1 =𝑝2𝑉2
Hukum Gay Lussac menyatakan bahwa jika volume gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas sebanding dengan suhu mutlaknya:
Apabila hukum boyle gay lussac digabungkan maka akan didapat persamaan :
Dimana :
R = Bilangan Reynold = 0,082 Latm/molK 3. Hukum Dalton
Dalton menyatakan bahwa tekanan total gas yang tidak saling bereaksi merupakan jumlah masing masing tekanan parsialnya. Hal ini dapat dilihat pada persamaan :
𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 =𝑃1 +𝑃2 +⋯+𝑃𝑛
2.4. Sifat-Sifat Kimia (Termokimia) dalam Ekstraksi Metalurgi 2.4.1. Pengolahan Pertama – Metalurgi
Hampir semua logam yang diperoleh dari bijihnya mengandung sejumlah pengotor selama berada dalam mineral logam. Pengotor dalam suatu bijih dinamakan pengganggu. Bijih dapat dipekatkan dalam bentuk unsur logam melalui pemisahan dari pengganggu, menggunakan metode kimia atau fisika. Pendulangan emas adalah pemisahan fisik yang bergantung pada perbedaan kerapatan antara emas dan pasir. Air mudah membilas pasir dan kotoran lainnya meninggalkan butiran emas pada bagian bawah dulang.
Pengapungan adalah metoda fisika memisahkan mineral dari pengganggu, bergantung pada perbedaan kemampuan pembasahannya. Bijih dihancurkan menjadi serbuk halus, kemudian dicampurkan ke dalam tanki air (biasanya mengandung zat pengapung), dan udara dialirkan, dimana aliran udara untuk membentuk busa.
Partikel-partikel yang dibasahi oleh air, misalnya penggangu akan tenggelam ke dasar tanki, sedangkan partikel yang tidak terbasahi menempel pada gelembung udara dan mengapung di atas permukaan tanki. Zat pengapung dalam air membentuk partikel mineral menjadi lapisan hidrofob (lapisan yang tidak dibasahi air). Setiap molekul zat pengapung mempunyai ujung polar yang menempel pada permukaan mineral dan ujung yang non-polar (hidrofob) mengarah ke luar. Molekul-molekul pengapung ini bersekutu dengan teman-temannya menggunakan ujung nonpolar pada permukaan mineral. Ujung yang mengarah ke luar menjadikan partikel mineral suatu permukaan hidrofom. Bijih sulfida, seperti tembaga, timbal dan seng dipekatkan dengan cara pengapungan ini.
Proses bayer adalah salah satu contoh metoda pemekatan bijih secara kimia.
Proses Bayer adalah suatu proses dimana aluminium oksida muri diperoleh dari bauksit, mengandung aluminium hidroksida atau oksida hidroksida, AlO(OH). Jika bauksit dicampur dengan larutan natrium hidroksida panas, mineral aluminium larut menghasilkan ion aluminat, Al(OH)4–.
Al(OH)3(s) + OH–(aq) → Al(OH)4(aq)
AlO(OH)(s) + OH–(aq) + H2O(l) → Al(OH)4– (aq)
Pengotor oksida silikat dan oksida besi tetap tidak larut sehingga dapat disaring.
Akibat larutan natrium aluminat panas menjadi dingin, aluminium hidroksida akan mengendap. Dalam prakteknya, ke dalam larutan ditambahkan pemicu dengan aluminium hidroksida untuk memulai pengendapan.
Al(OH4–(aq) → Al(OH)3(s) + OH–(aq)
Aluminium hidroksida dapat dibuat melalui pengasaman ringan larutan. Endapan disaring dan dipanaskan untuk diubah menjadi serbuk putih aluminium oksida tak berhidrat. Bila bijih dipekatkan, perlu mengubah mineral menjadi senyawa yang cocok untuk direduksi. Pemanggangan adalah proses pemanasan mideral dalam udara untuk
memperoleh oksida. Contohnya, bijih seng (ZnS) dapat diubah menjdai seng oksida melalui pemanggangan dalam udara.
Al(OH3(s) → Al2O3(s) + 3H2O(l) (dengan pemanasan) 2ZnS(s) + 3O2(g) → 2ZnO(s) + 2SO2(g)
Pemanggangan bersifat eksoterm sehingga sekali dimulai tidak memerlukan tambahan panas lagi.
Tahapan proses bayer:
1. Ekstraksi:
Al2O3.xH2O + 2 NaOH = 2 NaAlO2 + (x + 1)H2O 2. Dek omposisi
2 NaAlO2 + 4 H2O = 2 NaOH +Al2O3.3H2O 3. Kalsinasi
Al2O3.3H2O = Al2O3 + H2O
Selain alumina bahan baku lainnya adalah soda abu (Na2CO3) dan aluminium florida (AlF3) dan kriolit (Na3AlF6), gas HF serta beberapa campuran lain sebagai pemadu dengan kadar tertentu. Untuk proses elektrolisis, elektroda yang digunakan pada masing-masing kutub adalah karbon dengan keadaan dan sifat berbeda pada anoda dan katoda. Adapun cairan elektrolit yang digunakan adalah kriolit (Na3AlF6) yang lebih dikenal dengan sebutan bath. Sel elektrolisa pada reduction plant ini terbuat dari steel yang dilapisi refractory pada bagian dalamnya.
2.4.2. Proses Reduksi – Metalurgi
Logam bebas diperoleh melalui reduksi senyawa, menggunakan cara elektrolisis atau zat pereduksi kimia. Pada produksi seng secara komersial, seng oksida direduksi
melalui pemanasan dengan beberapa bentuk karbon, seperti batu bara antrasit atau arang.
ZnO(s) + C(s) → Zn(g) + CO(g)
(dengan pemanasan) Uap logam seng meninggalkan ka mar reaktor dan terkondensasi menjadi cair, yang selanjutnya memadat. Hidrogen dan logam aktif, seperti natrium, magnesium dan aluminium juga digunakan sebagai zat pereduksi jika karbon yang dipakai tidak cocok. Misalnya, tungsten digabungkan secara kimia dengan karbon.
Untuk menghasilkan logam murni, hidrogen juga digunakan.
WO3(s) + 3H2(g) → W(s) + 3H2O(g) (dengan pemanasan)
Beberapa contoh produksi logam menggunakan logam aktif sebagai zat pereduksi telah diuraikan sebelumnya.
2.4.3. Penghalusan Logam – Metalurgi
Biasanya logam yang mengandung pengotor diperoleh melalui proses reduksi dan harus dimurnikan sebelum digunakan. Seng misalnya, dikontaminasi oleh timbal, kadmium, dan besi. Seng dapat dimurnikan melalui distilasi fraksional. Beberapa logam, seperti tembaga, nikel, dan aluminium dimurnikan secara elektrolisis.
Proses Hoopes adalah proses elektrolisis untuk memurnikan aluminium. Pengotor aluminium terbentuk di sekitar anode dan aluminium murni terbentuk di daerah katoda, dan terbentuk tiga lapisan cair. Lapisan bawah adalah memehan pengotor aluminium, lapisan tengah adalah leburan garam yang mengandung aluminium fluorida dan lapisan atas adalah aluminium murni. Pada anoda (lapisan bawah), aluminium melewati larutan sebagai ion aluminium (Al3+) dan di katoda (lapisan atas), ion-ion ini direduksi menjadi logam murni. Selam pengoperasian pengotor dan lelehan logam ditambahkan dari bawah sel dan aluminium murni ditarik ke atas.
BAB 3 PENUTUP
3. Kesimpulan
Termokimia adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara energi panas dan energi kimia. Sedangkan energi kimia didefinisikan sebagai energi yang dikandung setiap unsur atau senyawa. Kemudian, Termodinamika merupakan ilmu tentang energi, yang secara spesific membahas tentang hubungan antara energi panas dengan kerja. Gas ideal adalah gas yang terdiri dari partikel-partikel kecil baik atom maupun molekul dalam jumlah yang sangat banyak. Sifat fisik dan kimia untuk menentukan karakteristik mineral dalam proses esktraksi metalurgi.
Termokimia adalah ilmu yang mempelajari hubungan antara energi panas dan energi kimia. Sedangkan energi kimia didefinisikan sebagai energi yang dikandung setiap unsur atau senyawa.
Hukum gas ideal terdiri dari hukum Charles,hukum Boyle dan hukum Gay Lussac. Ketiga hukum gas ini baru menjelaskan hubungan antara suhu, volume dan tekanan gas secara terpisah.Hukum om obet Boyle hanya menjelaskan hubungan antara Tekanan dan volume gas. Hukum om Charles hanya menjelaskan hubungan antara volume dan suhu gas.Hukum om Gay-Lussac hanya menjelaskan hubungan antara suhu dan tekanan gas. Perlu diketahui bahwa ketiga hukum ini hanya berlaku untuk gas yang memiliki tekanan dan massa jenis yang tidak terlalu besar. Ketiga hukum ini juga hanya berlaku untuk gas yang suhunya tidak mendekati titik didih.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. (2015). Hukum Hukum Gas Ideal. (Online)
http://fisikazone.com/hukumhukum-gas-ideal/ . Diakses pada tanggal 3 Juni 2018.
Hendrajaya, L. 2016. Termodinamika dalam Memahami Proses Pengolahan Mineral.
FMIPA Institute Teknologi Bandung : Bandung.
Rhakmasari ,K. 2015. Metalurgi. (Online) http://khairunnisarakhmasari.blogspot.co .id /2015/05/metalurgi. Diakses pada tanggal 3 Juni 2016
Volsky, A et al., (1978). Theory of Metallurgical Processes. Mir Publisher : Moscow
